JPH01201132A - パイプラインの漏洩位置検知方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は例えば石油ガスや天然ガス等を輸送するパイ
プラインの輸送時におけるパイプラインからの流体の漏
洩位置を検知する方法に関するものである。

［従来技術］ ガスパイプラインにおけるガス漏れは、漏洩量の多少に
係わらず損失であるばかりでなく場合によっては爆発等
の危険な状態を来す恐れがある。

このようなガスパイプラインの漏洩検知方法として、作
業員がガス検知器を持ってパイプライン沿いにパトロー
ルしたり、パイプラインの途中に圧力計を設置して監視
し、圧力の測定値が所定の下限値を下回った場合に漏洩
発生と判定する方法が実施されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、ガス検知器を持ってパイプライン沿いに
パトロールする方法の場合は多大な労力を要し、非能率
的であるとともにパイプライン全域に亙って常時監視で
きないため、漏洩発見が手遅れになる場合がある。また
、圧力計を設置して監視し、圧力の測定値が所定の下限
値を下回った場合に漏洩発生と判定する方法では、検知
できる漏洩は極めて大量の場合に限られる。このような
問題点を解決する方法として、発明者等はパイプライン
の圧力勾配を利用した方法（特願昭５９−２７５２５５
号、特願昭５９−２７５２５６号）パイプライン中の流
量差を検知する方法（特願昭５９−２７５２５７号、特
願昭５９−２７５２５８号）等を提案した。これらの発
明は漏洩の発生有無について検知できるものの、漏洩の
発生している位置を正確に検知することは不可能である
という問題点があった。この発明はこれらの間組点を解
決するためになされたもので、気体パイプラインにおい
てもパイプライン全体に亙り常時監視を行い、小漏洩を
確実に検知すると同時に漏洩の発生している位置をも正
確に検知することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 前記問題点は、パイプラインにおける圧力降下モデルの
未定係数をパイプラインに設置した複数個の圧力計の測
定値に基づいて誤差評価関数が最小となるように定め、
測定点における圧力測定値と前記圧力降下モデルにより
計算される値の差と予め各測定点毎に定められた負の値
との比を求め、この比が他の測定点の比に対して著しく
高い特異測定点を求め、前記特異測定点が１点または連
続する奇数の点よりなるときは前記パイプラインを中央
の特異測定点を境界にして２つの区間にわけ、前記特異
測定点が連続する偶数の点よりなるときはパイプライン
を中央の２点の特異測定点を振り分けるように２つの区
間にわけ、それらの区間ごとに再度圧力降下モデルの未
定係数を、前記複数個の圧力計の測定値に基づいて誤差
評価関数を最小にするように定め、前記２つの区間ごと
の圧力降下モデルにより計算される圧力が相等しくなる
点を漏洩位置と判定することにより解決される。

［作用］ パイプラインに設置された複数個の圧力計が測定した値
に基づき圧力降下モデルの未定係数を誤差評価関数が最
小となるように定めた場合、流体漏洩がない場合には、
圧力降下モデルが実際の圧力降下とよく一致するため各
測定点における圧力測定値と前記圧力降下モデルにより
計算される値の差は小さい、流体の漏洩が発生すると、
圧力降下モデルが実際の圧力降下と一致しなくなるので
各測定点における圧力測定値と前記圧力降下モデルによ
り計算される値の差も大きくなる。特に漏洩発生地点の
近傍測定点においては、この差は負の値でその絶対値は
著しく大きくなる。

従って、圧力測定値と前記圧力降下モデルにより計算さ
れる値の差と予め各測定点毎に定められた負の値との比
が他の測定点における比に対して著しく大きい測定点（
特異測定点）を求めれば、漏洩位置近傍の測定点を求め
ることができる。

特異測定点がただ一つの場合は、パイプラインをその点
を境界とした前後の２つの区間にわけ、それらの区間ご
とに圧力降下モデルをあてはめて計算し、両者の圧力計
算値が等しくなった位置を求めれば、それが漏洩位置に
一致する点となる。

特異測定点が複数連続しである場合、奇数の点よりなる
ときは前記パイプラインを中央の特異測定点を境界にし
て２つの区間にわけ、特異測定点が連続して偶数の点よ
りなるときはパイプラインを中央の２点の特異測定点を
振り分けるように２つの区間にわけて、同様の処理を行
えば良い。

［発明の実施例］ 以下、この発明のパイプラインの漏洩位置検知方法につ
いて一実施例を第１図ないし第６図により説明する。

第１図において１はガスを輸送するために配設されたガ
スパイプライン、２１〜２６はこのガスパイプライン１
に所定開隔で設置された複数の圧力計である。

第２図の線図において横軸は上記パイプライン１の長さ
をとり、Ｓ□〜Ｓ６は上記圧力計２１〜２６の各測定位
置、縦軸は上記パイプライン１の内圧をとり、Ｐ１〜Ｐ
６は上記圧力計２１〜２６の測定値、曲線Ａは上記測定
位置８１〜Ｓ６と測定値Ｐ１〜Ｐ６に基づいて計算され
た圧力降下の推定分布曲線で、この推定圧力分布曲線Ａ
を推定する計算式は以下に示す通りである。

漏洩の無い場合におけるガスパイプラインの圧力降下モ
デルは Ｐ０２Ｐ２（ｘ）　　＝　　ｃ−ｘ　　　−（１）Ｘ：
上流端からの距離 Ｐ（ｘ）：ｘ位置における圧力測定値 Ｐｏ　；上流端（ｘ＝Ｏ）の圧力 Ｃ：係数 で表され、上記未定係数ＰｏとＣは、誤差評価関数が最
小となるように上記測定位置Ｓｌ〜Ｓ６と測定値Ｐ１〜
Ｐ６に基づき、最小２乗法で算出して圧力分布を推定す
る。

上記誤差評価関数を下式（２）の如く定義すれば、上記
未定係数のＣおよびＰ。は下式（３）。

（４）で算出できる。

Ｅ＜ｃ、ｐｏ＞＝”ｘ（ｐ２（ｘ＋＞−＜−ｃｘｌ＋ｐ
０２＞）”　　　−（２）但し、　Ｅ（ｃＪＰｏ）’誤
差関数 ｌ　　　：圧力計測位置番号（ｉ＝Ｌ　・−、ｎ：　ｎ
＝６）ｘ、　　　：計測位置ｌの上流端からの距離（Ｓ
ｌ−３８にあたる）Ｐ（ｘ＋）：計測位置１の圧力計測
値（Ｐ、〜Ｐ８にあたる）各測定値ＭＳｌ〜Ｓ６におけ
る測定値Ｐ、〜Ｐ６と上記圧力降下モデルの（１）式で
算出される値との差は、上記の算出したＣおよびＰ。を
下式く５）に代入することによって圧力推定値Ｐ１８〜
Ｐ６１を求め、上記測定値Ｐ□〜Ｐ６との差を取れば求
まる。

Ｐ”（ｘｉ）＝（Ｐ（，２−ｃ−ｘｉ＞”２　　＝（５
）Ｐ”（ｘｉ）；計測位置ｉの圧力推定値（Ｐ　ｓ’″
〜Ｐ６″にあたる） パイプライン１内のガスが正常に輸送されている場合は
、第２図に示す如く圧力計２１〜２６で測定した値Ｐ１
〜Ｐ６と上記（５）式で算出した推定値Ｐ１８〜Ｐ６１
がほぼ一致することが把握できる。

次に第３図はパイプライン１に漏洩が発生した場合の各
測定位置Ｓｌ〜Ｓ６における測定値Ｐ。

〜Ｐ６と圧力推定値Ｐ１８〜Ｐ６８および圧力降下の推
定分布曲線Ａを示し、この線図から解るようにパイプラ
イン１に漏洩が生じた時の各測定位置Ｓｌ〜Ｓ６におけ
る測定値Ｐ１〜Ｐ６と圧力推定値Ｐ１６〜Ｐ６１との差
は大きくなる。この第３図では測定位置の８４近傍にて
漏洩が発生した場合を示しており、この測定位置の８４
近傍は圧力推定値Ｐ４８の方が圧力測定値Ｐ４よりも大
きく、かつこの圧力測定値Ｐ４より離れた測定位置（例
えばＳｌ又はＳ６）ではこの状態の逆現像が現れている
ことが把握できる。

またＳ４においては、Ｐ４とＰ４３の差は他の点に比し
て極端に大きくなる。よって、各点について Ｄ＋　　−（Ｐｉ　　　Ｐｉ”　　）／εＩ　　・・・
　（６）（ε１は負の定数） の値を求め、Ｄ４の値が他の点の値Ｄ１〜Ｄ６に対して
極端に大きい時にＤ４を特異測定点と判定する。ここで
極端に大きいという条件については、パイプラインの条
件に合わせて決定すれば良いが、例えばＤ４が負で他の
任意の２つのり、の差より２倍以上離れている、他のＤ
ｌより３σ以上離れている、Ｄ４だけがパイプラインに
より決まる、予め設定された値を越えた等の条件とすれ
ば良い、なお、Ｓｌを各測定点毎の定数としているのは
、同じ漏洩が起こっても（Ｐｉ−Ｐｉ”）として現れる
圧力差は測定点によって異なるため、予め正規化する必
要があるからである。

なお、特異測定点の求め方は上記の方法に限られるもの
ではなく、例えば圧力降下を監視する方法、圧力勾配を
監視する方法等により求めても良い。

このようにして求まった特異測定点Ｓ４は漏洩発生位置
に最も近い。そこで、この点を境界にしてパイプライン
を２つの区間に分割する。その際、Ｓ４はどちらの区間
に属させても良いし、どちらの区間から除外しても良く
、また両区間に重複して属させても良い。しかしながら
特異測定点が２個以上ある場合はどれが漏洩発生位置に
最も近いかを判定しなければならない、このような場合
は複数の特異測定点の中央の特異測定点が漏洩位置に最
も近い。

従って、第４図のように特異測定点が複数連続した奇数
の点（８２〜３４）よりなる時は、その中央の点Ｓ３を
境界にして前記と同様にパイプラインを２つの区間に分
割し、第５図のように特異測定点が連続した偶数の点（
Ｓｌ、Ｓ４）よりなる時はその中央の２点Ｓ、、Ｓ４を
振り分けるようにパイプラインを２つの区間に分割する
。

次に分割した各々の区間について （３）、（４）式を適用して（５）式に相当する圧力降
下式 ％式％（７） を求める。ここでＰｔ１ＯとＣＯは（３）、（４）式に
おいて第３図の場合においてはｎ＝３又は４、第４図の
場合においてはｎ＝２又は３、第５図の場合においては
ｎ＝３として求めれば良い、またＰＤ、とＣＤは（３）
、（４）式において第３図。

第４図、第５図の場合ともｎ＝６とし、ｉ＝１を第３図
の場合ではｉ＝４又は５、第４図の場合ではｉ＝３又は
４、第５図の場合ではｉ＝４と読み代え、ｎ＝・・・・
・・のｎは加算するデータの個数として求めれば良い。

上述のようにして求めた（７）、（８）式にて、Ｐｕ率
２（ｘ）とＰ　ｏ”（Ｘ　）が等しくなる位置Ｘを算出
して漏洩発生位置と判定する。即ち、（７）、（８）式
を連立させて解き、その解ＸＬ　＝（Ｐｕｏ”　　Ｐｏ
ｏ”）／（ｃｕ　　Ｃｏｌ・・（９）を漏洩位置と判定
する。

第６図はこの発明方法を実施する際に用いられるガス漏
洩位置検知装置のブロック図を示し、このガス漏洩位置
検知装置はパイプラインにおける各測定位置の圧力測定
値を入力し、これらに基づいて上記に述べたような演算
を行い、漏洩発生の際には漏洩位置を出力するものであ
る。

図中の２１〜２６はパイプラインに所定間隔で設置され
た複数の圧力計、これら圧力計２１〜２６により測定し
た測定値をマルチプレクサ３を介してＡ／Ｄ器４によっ
てＡ／Ｄ変換しＣＰＵ６に入力する。ＣＰＵ６は記憶装
置７に記憶された定数と、これら入力値を使用して前記
に説明したような演算を行い漏洩位置の検出を行う、そ
の結果は出力インターフェース８を介して警報表示装置
９に出力される。定数等の値は、入出力装置５により設
定される。

なお、本実施例の説明では、圧力降下モデルとして（１
）式によって表されるものを例にあげたが、圧力降下モ
デルは漏洩の無い場合の圧力降下が表され、未定係数を
含むものであれば良く、実際のパイプラインの設置条件
に合わせて決定されるべきものであり、本発明の範囲は
（１）式を使用したものに限定されるものではない。

また、本実施例の説明では、評価関数の決定方法として
最小二乗法を例にあげたが、誤差の絶対値の和を最小に
する方法、山登り法等によることもでき、本願発明の範
囲は最小二乗法を使用したものに限定されない。また、
本願発明は気体のパイプラインばかりでなく液体のパイ
プラインにも適用できることは明らかである。

［発明の効果］ 以上説明したように、各測定点における圧力測定値と前
記圧力降下モデルにより計算される値の差に基づいて漏
洩位置近傍の圧力測定点を求め、その位置を境界にして
パイプラインを２分割し、各々の部分について圧力降下
モデルを定めて、それらから計算される圧力が等しくな
る位置を算出することにより漏洩位置の検知を行ってい
るので、漏洩位置が圧力測定位置の中間にある場合でも
精度良く漏洩位置を検知することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す圧力計を設置したパ
イプラインの概念図、第２図は漏洩の無いパイプライン
における各測定点の測定値と推定値および推定圧力分布
曲線を示す線図、第３図。 第４図、第５図はパイプラインに漏洩が発生したときの
各測定点の測定値と推定値および推定圧力分布曲線を示
す線図、第６図はこの発明方法を実施するための漏洩位
置検知装置のブロック図である。 １・・・パイプライン、 ２１．２２，２３，２４，２５．２６・・・圧力計、Ｓ
＋　、Ｓ２．３３　、Ｓ、ｓ　、Ｓ！　、Ｓ６・・・測
定位置、Ｐｉ　、Ｐ２　、Ｐｌ　＊　Ｐａ　、Ｐｓ　、
Ｐ６・・・測定値、Ｐｌ”＋　Ｐ　２”−Ｐ　３”＋　
Ｐ　４”＋　Ｐ　５”、Ｐ　６”・・・推定値、Ａ・・
・推定圧力分布曲線。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）パイプラインに設置した複数個の圧力計の測定値
   に基づいて該パイプラインの漏洩位置を検知する方法に
   おいて、 （イ）前記パイプラインにおける圧力降下モデルの未定
   係数を、前記複数個の圧力計の測定値に基づいて誤差評
   価関数を最小にするように定め、（ロ）測定点における
   圧力測定値と前記圧力降下モデルにより計算される値の
   差と予め各測定点毎に定められた負の値との比を求め、 （ハ）前記比が他の測定点の比に対して著しく大きい特
   異測定点を求め、 （ニ）前記特異測定点が１点または連続する奇数の点よ
   りなるときは前記パイプラインを中央の特異測定点を境
   界にして２つの区間にわけ、前記特異測定点が連続する
   偶数の点よりなるときはパイプラインを中央の２点の特
   異測定点を振り分けるように２つの区間にわけ、 （ホ）前記２つの区間ごとに再度圧力降下モデルの未定
   係数を、前記複数個の圧力計の測定値に基づいて誤差評
   価関数を最小にするように定め、（ヘ）前記２つの区間
   ごとの圧力降下モデルにより計算される圧力が相等しく
   なる点を漏洩位置と判定することを特徴とするパイプラ
   インの漏洩位置検知方法。
2. （２）圧力降下モデルが、パイプラインの上流端からの
   距離がｘである点の圧力をＰ（ｘ）とするとき、上流端
   の圧力Ｐ＿０係数ｃを未定係数とするＰ＿０＾２−Ｐ＾
   ２（ｘ）＝ｃ・ｘ であらわされ、誤差評価関数が各測定点における圧力測
   定値と前記圧力降下モデルにより計算される値の差の２
   乗和である請求項（１）記載のパイプラインの漏洩位置
   検知方法。